جله علمي م- برديمي کار شي پژوهشي، شماره سال سيزدهم64 بهار7931 762 نه سازی بهی فرایند رنگ اسید بلویایب الکتروشیمی تخری52 ده از طراحیستفا ا با مرکبابع مطلوبیت مرکزی و تقدمد روحانی م مسعو، 1 جانیلبی زاده رفسن ، علیرضا طا5 صالحی و لی1 1 ، ایران)عج( نشگاه ولی عصر داانشکده علوم،می، د گروه شی2 شکده فنی و ممی، دان شی مهندسی گروه، ایران)عج( نشگاه ولی عصرسی، دا هنداريخ دريافت: ت20 / 23 / 39 يح: تاريخ تصح76 / 27 / 34 يخ پذيرش: تار73 / 27 / 34 چکيدهی رنگ زداییایع الکتروشیمی سری رنگ اسید بلول حاوی از محلو22 ستفاده ا باده جریانسو کنن از یک گرفت. صورتک طراحی ی مرکبکزی با چهار مر گرفت.ارستفاده قر مورد اش آنهاها و برهمکنرسی فاکتور برای بر فاکتورازده تخریبترین به شدند که با بهین رنگ به نحویر تخریبمترهای موثر برا پا منظور ازرد. به این صورت گیکی الکتری حداقل مصرف انرژی رنگ بامترها و دسرانه سازی پا بهیت برای تابع مطلوبی هر دو هزمان بهابی هم تی دفینه که شامل شرایط به. دره شدستفاد اpH بر با برا2 رولیت الکت ، غلظت1 / 0 تر، دمای بر لی مول20 عمال شدهنسیل اد و پتانتیگرا درجه سا4 لت بود وصد تخریب در100 % زده انرژی و با9 / 184 توسط مدل پیش ساعت وات بر کیلوی مول میلکی آنه که نزدینی شد بیر تجربی ا به مقادی100 % و1 / 3 ± 3 / 114 ل در پیش قبول مدی قابلناینده توا ساعت نشانده وات بر کیلوی مول میلج می باشد. نتاینی بی کلماتدی: کلی حذف رنگ اسید بلو22 ابع مطلوبیت آزمایش، تمی، طراحیب الکتروشی ، تخری. 1 - مقدمهکی از ی چالشش رویهم پی های م بشر امروز دسترسی به مییز و سالم آب تم باشد. به علت سرعتی باتی شدن جوامع صنع، رشد سریع جمعیت، های خشکسالینی مدت طو و ... منبع آب سالم با کمبود جدیوبرو شده است ر. ه میلیونن سا هاسان انماری از بیز آب ناسالمشی ا شدید نا های آلودگی منبعیلکی از دهند. ین خود را از دست می د جا آب،له بی تخی حد و اندازهینده آ ها و از جمله رنگعی آبه چرخه طبی ها ب است] 4 [ . به بیش ازوع رنگ های تجاری امروزه تن411111 ع رسیده و نوود حد211111 ر جهان تولیدنه دا به صورت سا از انواع رنگه تن و در صنایع مختلف موردستفاده ا گیردار می قر مطالعاتشان می نهد دود که حد ا64 - 11 م پارچه هر کیلو گر به ازای پساب رنگی نساجی لیترزی شده، رنگ آمید می تولی شود که حج مبل توجهی از آن قا دبز طریق فاض استقیماط زیست مظران محیز چشم نا ور است میط زی وارد محی شود.کی از یهمترین م دیلم این اقدامنجا ارقانونی غینگرزیحدهای رسط وا توصفیه متداول روشهای ت برابر نساجی در رنگهایم بودن اکثر ، مقاو ویندها این فرایزینه با نیز ه می باشد] 7 [ . حتی ناچیز رنگ غلظتهایکمتر از( 4 رنگ آب شده موجب تغییر) گرم بر لیترلی می. ویسنده مسئو ن و لمیار شیستادی : ا تجزیه ، دانشگ اه ولی ع)عج( صر، جان رفسن ، ایران[email protected]
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
میلی گرم بر 20، غلظت رنگ اولیه موالر 00/0غلظت نمک و درصد تخریب رنگ )شرایط:بر بازده انرژی الکترولیت تاثیر نوعمقایسه -1جدول (مربعسانتی متر 40الکترودهای استیل مسطح سطح مقطع ، C22 ولت، دمای 2±2/0لیتر، پتانسیل اعمالی
درصد تخریب بازده انرژی )میلی مول بر کیلو وات ساعت( نوع الکترولیت
KCl 44/434 82 NaCl 36/437 86
4SO2Na 434 64
3CO2Na 3/4 42
بهینه شد. الکترودهای استیل 74که در فرایند رنگ زدایی الکتروشیمی اسید بلو بودند اندازه الکترود دیگر پارامترهایینوع و
لی می 71ه (، در شرایط غلظت اولیمربعسانتی متر 11ای با سطح مقطع یکسان )حلقهالومینیوم مسطح ، آلومینیوم مسطح و
ا توجه به بدرجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. 74مول بر لیتر، دمای pH ،16/1=2ولت، 4گرم بر لیتر رنگ، پتانسیل
برای بررسی در ادامه گردید.انتخاب مناسب، الکترود استیل صفحه مسطح به عنوان الکترود 7جدول در نشان داده شدهنتایج
سانتی متر مربع مورد آزمایش قرار گرفتند. 7 و 8، 11های لکترودهای استیل مستطیلی با مساحت اها، اندازه الکتروداثر
11 استیل با مساحت سطحاستفاده از الکترود باالترین رنگ زدایی و باالترین بازده با ،نشان داده شده 3 طور که در جدولهمان
در در یک بازه زمانی ثابتهای رنگ بیشتری ، تعداد مولکولتربه دلیل داشتن سطح زیاد.احتماال سانتی متر مربع مشاهده شد
و در د شوهای بیشتری در محیط آزاد میتعداد رادیکال بعالوه با استفاده از این الکترود، .شوندتخریب میسطح این الکترود
.نیز قابل انتظار می باشدبازده بیشتری نتیجه
20مول بر لیتر، غلظت رنگ اولیه 00/0 پتاسیم کلرید غلظت نمک شرایط:) تخریب و بازده انرژی انوع الکترود بررسی درصد -2جدول
(مربعسانتی متر 40الکترودهای استیل مسطح سطح مقطع ، درجه سانتی گراد 22ولت، دمای 2±2/0میلی گرم بر لیتر، پتانسیل اعمالی میلی مول بر کیلو وات ساعت( بازده انرژی ) درصد تخریب نوع الکترود
44/434 82 استیل
43/497 8/27 آلومینیوم صفحه
41/716 87/61 آلومینوم حلقه
مول بر لیتر، 00/0 پتاسیم کلرید غلظت نمک شرایط:) های مختلفبررسی درصد تخریب و بازده انرژی الکترود استیل مسطح در اندازه -3جدول
(درجه سانتی گراد 22 ولت، دمای 2±2/0م بر لیتر، پتانسیل اعمالی میلی گر 20غلظت رنگ اولیه بازده انرژی )میلی مول بر کیلو وات ساعت( درصد تخریب ( مربعاندازه الکترود )سانتی متر
11 411 48/32
8 33/47 74/14
7 66/37 93/34
مرکزي مرکبطراحي -0-6-0
باید در طراحی به عنوان پارامترهای موثر، ، غلظت الکترولیت و درجه حرارت pHاولیه نشان داد که پتانسیل، آزمایش های
موالر از پتاسیم pH ،4/1-14/1برای 7-47از این پارامترها عبارت بودند از کاری هریکد. محدوده نآزمایش در نظر گرفته شو
روحاني مقدم و همکاران بهينه سازي فرايند تخريب الکتروشيميايي رنگ اسيد بلو ...
721
ول جدمطابق با طراحی ، ∝=7 مقدار حدوده ها وماین با توجه به ولت. 7-41درجه سانتیگراد و پتانسیل 71-11کلرید، دمای
فاکتور پیشنهاد شد. 1برای 1
CCDبا روش طراحی آزمایش -4جدول
: غلظت نمک Cفاکتور D :pHفاکتور
)مول بر لیتر(
: دما )درجه Bفاکتور
سانتی گراد(
شماره آزمایش : پتانسیل )ولت(Aفاکتور
2 16/1 31 6 4 4/1 18/1 34 8 7
2 16/1 11 6 3
4/1 18/1 74 1 1
4/9 18/1 34 8 4 2 14/1 31 6 6
2 16/1 31 6 2 4/9 18/1 34 1 8
4/1 18/1 34 1 9
4/9 13/1 74 8 41 4/9 18/1 74 1 44
4/9 13/1 74 1 47 4/1 18/1 74 8 43
2 16/1 71 6 41 2 16/1 31 6 44
4/1 13/1 34 1 46
2 16/1 31 6 42 2 16/1 31 41 48
4/9 13/1 34 8 49 4/1 13/1 74 1 71
2 16/1 31 1 74
4/1 13/1 74 7 77 4/9 18/1 74 8 73
7 16/1 31 8 71 2 16/1 31 6 74
47 16/1 31 6 76 2 4/1 31 6 72
2 16/1 31 6 78
4/9 13/1 34 1 79 4/1 13/1 34 8 31
.(4)جدول هر آزمایش محاسبه شدقادیر تجربی درصد تخریب و بازده انرژی مدر ادامه با انجام آزمایش های پیشنهاد شده،
pHنمودار سه بعدی درصد تخریب رنگ برحسب پتانسیل اعمال شده و غلظت نمک، در سطح ثابت مرکزی دما و -4شکل
انسیل پت ب: pHو غلظت نمک، در سطح ثابت مرکزی دماپتانسیل اعمال شده و الف: تخریب رنگ برحسب بازده انرژیسه بعدی هاینمودار -2شکل pHاعمال شده و غلظت نمک، در سطح ثابت مرکزی دما و
را اراهه تر نتایج بهتریهای پایینشود در حالی که پتانسیلافزایش دما سبب بهبود خیلی کمی در بازده انرژی می )الف( 4شکل
االی نمک مقدار انرژی های پایین و ب)ب( برهمکنش پتانسیل و غلظت نمک قابل توجه نیست در غلظت 4در شکل دهد.می
دهد.مصرفی مورد نیاز کمتر و در نتیجه بازده انرژی باالتر است در مورد پتانسیل های کم نتایج بهتری را نشان می
DESIGN-EXPERT Plot
DegradiationX = A: PotentialY = C: salt
Actual FactorsB: Temp. = 30.00D: pH = 7.00
67.9235
76.166
84.4085
92.651
100.893
Deg
radia
tion
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
0.03
0.04
0.06
0.07
0.08
A: Potential
C: salt
DESIGN-EXPERT Plot
EfficiencyX = A: PotentialY = B: Temp.
Actual FactorsC: salt = 0.06D: pH = 7.00
35.7765
114.021
192.265
270.509
348.753
Effi
cien
cy
4.00 5.00
6.00 7.00
8.00
25.00
27.50
30.00
32.50
35.00
A: Potential
B: Temp.
DESIGN-EXPERT Plot
EfficiencyX = A: PotentialY = C: salt
Actual FactorsB: Temp. = 30.00D: pH = 7.00
32.9418
141.424
249.907
358.389
466.872
Effi
cien
cy
4.00 5.00
6.00 7.00
8.00
0.03
0.04
0.06
0.07
0.08
A: Potential
C: salt
)ب( )الف(
روحاني مقدم و همکاران بهينه سازي فرايند تخريب الکتروشيميايي رنگ اسيد بلو ...
728
سازي با استفاده از تابع مطلوبيت بهينه -0-6-9
طلوب می باشد مورد توجه بود. اگر که مقادیر بیشینه آنها مدرصد رنگ زدایی و بازده انرژی به عنوان دو پاسو تحقیقدر این
یکی از پاسو ها بدون توجه به دیگری بهینه شود، این امکان وجود دارد که در شرایط پیشنهادی برای یک پاسو، مقادیر مطلوبی
ازی سبه همین دلیل با استفاده از تابع مطلوبیت فاکتورها به طور همزمان برای هر دو پاسو بهینهپاسو دیگر حاصل نشود. از
سهم یکسانی داده شد. از آنجا که مقادیر بیشینه هر دو پاسو مورد نظر تابع مطلوبیت در این تحقیق به هر دو پاسو در شدند.
فاکتورها بر تابع مطلوبیت را نشان برخی اثرات متقابل 6شکل .مورد نظر می باشدتابع مطلوبیت بود در نتیجه ماکزیمم مقدار
دهد.می
درجه 20ولت و دمای 4پتانسیل ، در سطح ثابت غلظت نمکو pHتخریب رنگ برحسب الف: تابع مطلوبیتنمودارهای سه بعدی -0شکل موالر 1/0 ولت و غلظت نمک 4و دما، در سطح ثابت پتانسیل pH ب: سانتیگراد
pH=7مول بر لیتر، 4/1راد، غلظت نمک درجه سانتی گ 71ولت، دما 1پتانسیل اعمالی در شرایط بهینه پیشنهادی که شامل
توسط مدل میلی مول بر کیلو وات ساعت 9/184و بازده انرژی %411، درصد تخریب 827/1 (D)مقدار تابع مطلوبیت بود،
. تکرار شد آزمایشمرتبه سهدر شرایط پیشنهادی مدل بینی شده،های پیش. در نهایت برای تایید اعتبار پاسوپیش بینی شد
با که به دست آمدمیلی مول بر کیلو وات ساعت 3/114 ±1/3و و بازده انرژی %411نتایج تجربی درصد تخریب ر اساس ب